Национальные информационные ресурсы:
проблемы промышленной эксплуатации.
Г.Р.Громов. Москва, Наука, 1984

 

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЙ 80-Х ГОДОВ:
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Есть правила для выбора решения,
но нет правила для выбора этих правил

Энон.
Основные закономерности научной работы


 

Информационная технология: темпы и характер развития

Завершалось первое 20-летие компьютерной эры, когда журнал «Электроника» опубликовал в 1969 г. качественный прогноз [1, с. 45] ожидаемого характера развития вычислительной техники. Краткая формулировка этого прогноза год спустя приводилась уже как эпиграф к прогнозу 1970 г.: «По единодушному мнению, большинство технических достижений в дальнейшем будет носить эволюционный характер» [2, с. 4]. По мнению авторов прогноза 1970 г., предположение об эволюционном характере будущего развития индустрии ЭВМ было «столь же справедливо сегодня, как и год назад. Доказать его можно на примере мини-ЭВМ и периферийных устройств, двух наиболее быстро растущих секторов вычислительной техники, которые представляют собой достижения, эволюционные по своей природе» [2, с. 4]. Однако авторы прогноза 1970 г. вынуждены были отметить, что, хотя за истекший год почти ничего не изменилось, едва различимые сполохи, вспыхивающие 1на горизонте вычислительной техники, не позволяют им сохранять прошлогоднюю безмятежную уверенность в эволюционном характере ожидаемых перемен: «Но сегодня промышленность находится на пороге других технических достижений, таких радикальных, что их можно считать революционными. И эти революционные достижения предположительно могут возвестить о взлете четвертого поколения ЭВМ, имеющих гораздо более широкие универсальные возможности и менее дорогостоящие, чем ЭВМ предыдущих поколений» [2, с. 4].

В 1971 г. вышла в свет книга «Архитектура вычислительных комплексов», автор которой директор исследовательского отделения фирмы «Дейта система анэлистс» Б. Байцер следующим образом объяснял наиболее характерные отличия информационной технологии от всех остальных известных до сих пор областей инженерного творчества:

«Прежде всего это быстрые темпы изменений в технологии. Мостостроитель не сталкивается каждые три года с новым сортом стали, которая была бы в десять раз прочнее наилучших сортов старой. Кораблестроителя систематически не вооружают новой технологией, вдвое снижающей стоимость постройки судна каждые два года. Лица, специализирующиеся в этих областях, могут изучать свой предмет с уверенностью, что техника, которую они изучали, существенно не изменится в течение первых 5—10 лет их практической деятельности. В то же время разработчик вычислительных комплексов не может быть уверен даже в том, что избранные им технические методы не изменятся за время окончания одного проекта.

Представьте себе строительство большого каменного здания, подобного тем, которые строились в Древней Греции и Риме. Реализовав свой проект наполовину, вы вводите, ориентируясь на появившийся арабский стиль, купол. Когда ваш купол наполовину построен, вам начинают объяснять, как строить легкие опоры. Вы принимаете это решение, и на грузовой платформе вам подвозят двутавровые балки; однако перед их разгрузкой появляется новый поставщик, который предлагает вам строительные фермы; затем появляется еще один, который устанавливает систему автоматизированного управления парком разнотипных транспортных средств, и т. д. Когда ваше перекрытие все-таки построено, вы замечаете, что ваш коллега напротив, который приступил к строительству много позже вас... уже его закончил. Он использовал геодезический купол, эвтектические смеси из эпоксидных смол и монокристаллов, новейшие полимеры и роботов-монтажников» [3, с. 29].

Отметим, что приведенная характеристика темпов развития информационной технологии была сделана Б. Байцером за год до появления первых симптомов тех радикальных перемен, которые получили общее название микропроцессорная революция.

Первые микропроцессоры начали появляться на рынке вычислительной техники в 1972 г. Интерес к смелому инженерному решению — ЭВМ на кристалле был очевидным, но новизна такого масштаба слепила, и лидеры полупроводниковой индустрии еще несколько лет продолжали считать микропроцессор проявлением «инженерного экстремизма» специалистов молодой фирмы. Руководителям крупнейших компаний — ведущих производителей полупроводниковых приборов удалось разглядеть новый «компьютерный Клондайк» только через несколько лет после того, как фирма «Интел» организовала и развила массовое производство ужо двух поколений принципиально новых полупроводниковых приборов. В середине 70-х годов обозреватели отмечали: «Сегодня имеется один основной поставщик микропроцессоров—фирма «Интел» (Санта-Клара, шт. Калифорния), уже производящая изделия двух типов, в то время как другие фирмы объявили о предполагаемом выпуске собственных вариантов подобных приборов и сейчас осваивают их производство. Можно ожидать, что в 1974 г. к этим фирмам присоединится еще несколько изготовителей, а тем временем, по-видимому, число применений будет расти как снежный ком» [4]

«Снежный ком» приложений микропроцессорной техники быстро нарастал, и в начале 80-х годов мировой объем производства микропроцессоров превысил 100 млн. экземпляров. Для большей части ведущих корпораций полупроводниковой промышленности — участников «микропроцессорной гонки» исход последней оказался предрешенным в 1972 — 1974 гг. Двух трехлетний разрыв на старте для многих из них уже не мог быть преодолен за последующие 10 лет самыми энергичными усилиями.

Фирма «Интел» свыше 10 лет остается признанным лидером микропроцессорной революции. Из большого числа конкурентом, предлагавших во второй (Головине 70-х годов различные типы микропроцессоров, к началу 80-х годов в опасной для фирмы «Интел» близости остался только один — фирма «Моторола», которая резко вырвалась вперед на уровне 16-разрядных приборов1. Есть основания предполагать, что эти две фирмы будут полностью определять техническую политику в секторе микропроцессоров индустрии ЭВМ капиталистических стран л течение ближайшего десятилетия .

Первый из симптомов такого развития событий появился в 1981 г., когда фирма «ИБМ» объявила о совершенно необычном для супергиганта мировой индустрии ЭВМ решении: выпускать персональные компьютеры на базе «чужих» процессоров — микропроцессоров фирмы «Интел». Спустя два года между двумя лидерами полярных секторов индустрии ЭВМ — фирмами «ИБМ» и «Интел» было заключено соглашение, согласно которому фирма «ИБМ» приобретала большой (но подконтрольный!) пакет акций «Интел» и обязывалась вложить сотни миллионов долларов в развитие долгосрочной программы НИР фирмы «Интел».

Дополнительно прояснило складывающуюся в 80-х годах ситуацию решение фирмы «Тексас инструментс». В начале 1983 г. эта фирма начала устанавливать в производимых ею микро-ЭВМ2  микропроцессоры своего основного конкурента — фирмы «Интел». После решения, объявленного фирмой «Тексас инструменте», которая вплоть до 1982 г. оставалась абсолютным лидером мировой полупроводниковой промышленности, дискуссии экспертов, предположения и прогнозы уступили место холодному анализу свершившегося факта. Один из первых выводов такого анализа: для этапа информационной технологии, который связывают с понятием микропроцессорная революция, три года — историческая эпоха.

Преодолеть технологический разрыв дистанцией в историческую эпоху — задача необычайной трудности, которая требует огромного напряжения научно-технических, производственных и экономических ресурсов. Гонка за лидером в этих условиях оставляет очень мало шансов участникам, включая и тех из них, чьи экономические ресурсы оцениваются миллиардами долларов. Анализ причин, по которым фирма «Моторола» оказалась в состоянии решить эту задачу, а с 1982 г., отодвинув «Тексас инструменте», сумела выйти на первое место по суммарному объему продаж в промышленности полупроводниковых приборов капиталистических стран, лишь подтверждает этот тезис (уникальное сочетание независимо сложившегося исследовательского задела в данной области; дальновидной технической политики, длительное время энергично проводимой на ключевых уровнях руководства компании; мобильных производственных мощностей и обширных экономических ресурсов).

Количественные оценки. Выше приводились количественные оценки динамики развития индустрии ЭВМ (см. табл. 17 и 18). Из данных таблиц можно сделать следующие выводы: удельная стоимость машинной операции падает в 100 раз, а ячейки памяти в 1000 раз за каждые 10 лет истории развития индустрии ЭВМ; темпы роста расходов на производство вычислительной техники за последние 20 лет стабилизировались — суммарные расходы увеличиваются в 4 раза за каждые 10 лет.

Итак, суммарные расходы на ЭВМ увеличиваются, а удельная стоимость вычислительных ресурсов падает. Таким образом, доступные для промышленной эксплуатации вычислительные ресурсы возрастают: по суммарной производительности в 400 раз, а по суммарной емкости запоминающих устройств в 4000 раз за каждые 10 лет. Иными словами, при сложившихся темпах развития мировой индустрии ЭВМ технологический разрыв в 10 лет означает разницу в суммарном производственном потенциале парка ЭВМ в три-четыре порядка, т. е. в каждый данный момент суммарные вычислительные ресурсы парка ЭВМ, существовавшего 10 лет назад, составляют менее 0,1% от суммарных ресурсов, доступных в настоящее время.

Приведенные количественные оценки темпов роста вычислительных ресурсов имеют и очевидную проекцию на темп смены приоритетов в производственном опыте. В любой отрасли техники (до появления ЭВМ) накопленный производственный опыт имел непреходящую ценность не одно десятилетие. Масштаб производственного процесса и его характеристики никогда в истории не менялись на два-три порядка за одно десятилетие. Например, авиация и электроэнергетика — наиболее впечатляющие технические символы XX в., стремительно развиваясь, не достигали и сотой доли тех скоростей изменения технических характеристик, которые стали нормой в вычислительной технике (мощность самолетов, автомобилей, судов и электростан­ций не меняется в 1000 раз за каждый 10 лет). В то же время в вычислительной технике опыт, приобретенный 10 лет назад, основан на производственной базе, составляющей менее 0,1% от той реальной производственной базы, с которой необходимо работать сегодня (см. табл. 17, 18)3.

Быстрый темп изменений в технологии создания средств электронно-вычислительной техники привел к ситуации, когда традиционный процесс проектирования изделий микроэлектроники начал постепенно выходить из-под контроля.

Рис. 25. Динамика сближения основных показа­телей времени жизни из­делий электроники (1) и срока их проектирования (2)

Источник: фирма «Ментор графикс» («Mentor Graphics») (приводится в: Электроника, 1982, № 23, с. 28)

 

Внешне это проявилось в постоянном увеличении от поколения к поколению длительности цикла разработки полупроводниковых приборов при одновременном сокращении времени полезной эксплуатации готового изделия: «Такое сочетание сокращения сроков службы изделий и удлинение сроков проектирования угрожает привести к неприемлемой ситуации, когда изделия очередного поколения приходится разрабатывать ещё до того, как изделия текущего поколения хотя бы раскроют свой потребительский потенциал, не говоря уже о компенсации расходов»[8, c. 28]

Процесс развития этих негативных тенденций показан на рис. 25. «Элементная насыщенность полупроводниковых приборов продолжает расти почти экспоненциально, а трудоемкость разработки спецификаций и проектирования этих приборов в человеко-годах увеличивается с такой же или, быть может, еще более высокой скоростью. Однако в то время, как длительность цикла проектирования изделий возрастает, срок их эксплуатации становится короче ... Тот самый рост сложности и насыщенности схем, который замедляет их проектирование, ускоряет темпы внедрения новых, более прогрессивных технических решений, подготовленных только что внедренными приборами» [8, с. 28].

Преодолевать тенденцию к увеличению сроков разработки традиционными средствами — последовательным включением в процесс проектирования все большего числа инженеров — давно уже оказывается нереальным, и единственное эффективное средство для решения острых проблем развития производства средств вычислительной техники — это САПР. «В перспективе жизнеспособность этой отрасли про­мышленности будет, видимо, зависеть от нового типа капиталовложений, таких, которые способствуют повышению производительности труда разработчиков логических схем и системных архитекторов» [8, с. 28]. О масштабах таких капиталовложений говорят оценки фирмы «Mentor», согласно которым капиталовложения в одно рабочее место в среднем по электронной промышленности США в течение 80-х годов возрастут более чем в 10 раз. Даже если считать эти прогнозы завышенными, следует согласиться с основной посылкой их авторов, что без резкого увеличения капиталовложений в автоматизацию труда инженеров-проектировщиков инвертировать негативные тенденции (иллюстрируемые рис. 25) в ближайшее время окажется невозможным [8, с. 28].

Необходимо отметить, что свыше 50% расходов ведущих организаций — производителей средств электронной обработки данных, затрачиваемых на научно-исследовательские работы, представляют собой расходы на программирование. Соответственно значительная часть проблем повышения эффективности разработки средств электронной техники непосредственно связана с производительностью труда программистов.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

1.К началу 1982 г. уже 2/з мирового рынка 16-разрядных микропроцессоров капиталистических стран приходилось на микропроцессоры типа М68000 [5, с. 12].

2.Речь идет о профессиональном персональном компьютере фирмы «Тексас инструменте» («TI Professional Computer»), созданном на базе микропроцессора i8088 [6].

3.Это обстоятельство, видимо, следует иметь в виду, когда специалисты в очередной раз сетуют на качество учебников и практических руководств в вычислительной технике (см., например, предисловие Ю. М. Банковского к [7]).


Онлайн-версия CD-ROM приложения к книге Г.Р.Громова
"От гиперкниги к гипермозгу: информационные технологии
эпохи Интернета. Эссе, диалоги, очерки
."